최근에도 ‘친환경 경제운전 연비왕 선발대회’에서 어떤 운전자는 준중형 승용차량으로 기름 1ℓ를 넣고 24.4km를 주행하여 연비왕으로 선발되었다는 기사가 있는가 하면 공인연비가 16km/ℓ라더니 실제로는 8km/ℓ밖에 안 나온다는 불만의 목소리를 제시한 기사도 오르내리고 있다.
왜 동일한 차량으로 이런 상반된 결과가 나오는 것일까? 이번 호에서는 실용연비를 높이려면 어떻게 하면 좋을 지에 대해 알아보기로 하자.
공인연비보다 실제로 체감하는 실용연비는 작은 값으로 나온다는 것이 일반적이다. 그러면 연비왕 선발대회에서 우승한 주인공은 어떤 특별한 비법을 가지고 운전한 것일까?
아래의 그림은 일반적인 중형급 승용차가 시내주행을 할 때 연료의 에너지(100%)가 어느 곳에 소비되고 있는지 필자의 연구실에서 분석한 예를 나타낸 것이다(참고로 필자는 이러한 분석을 통해 연비개선에 장기간 연구해왔으며, 우리나라 차량 연비개선에 조금이나마 기여했다는 자부심을 가지고 있다).
그림에서 살펴보면, 연료의 열에너지(빨간색으로 표시)는 브레이크 잡을 때 분사되어 버려지는 연료량이 9%, 엔진 공회전으로 6%, 기타 엔진의 열손실 등으로 61%가 소비되고 발생되는 동력(파란색으로 표시)의 일부(4%) 정도는 발전기 구동 등에 소모된 다음 변속기 등의 구동계의 손실을 제외하고 나면 바퀴로 약 17% 정도가 전달되게 된다.
그림의 예에 나온 승용차의 경우, 공회전과 브레이크 구간을 제외한 순수 주행 중 엔진의 효율은 약 30% 정도이다(물론 디젤엔진의 경우에는 엔진효율이 가솔린보다 5~7%정도 높은 것이 일반적이다).
그림에서 보면 숫자상으로는 엔진에서 버려지는 에너지가 가장 크지만 이를 줄이기 위해서는 엔진개발단계에서 효율을 올려야 하는 문제이니 접어두기로 하고 실제 운전에서 연비를 높이기 위한 방법과 효과에 대해 알아보기로 하자.
브레이크 잡을 때의 연료분사에 의한 손실
차량이 주행하다가 브레이크를 잡는다는 것은 추가로 에너지를 공급할 필요가 없음에도 불구하고 엔진이 멈추지 않게 하기 위해서 연료를 일부 구간 분사하게 된다.
이러한 불필요한 연료분사에 의한 손실이 브레이크를 빈번히 사용하는 시내구간의 경우 전체 연료의 9%까지 소모된다. 일부 운전자의 경우, 이러한 연료소모를 줄이기 위해 내리막에서는 기어를 중립으로 하여 운전하는 것이 좋다고 믿고 있다.
그러나 변속기와의 제어를 통해 오늘날 시판되는 있는 대부분의 차량들은 브레이크 구간에 연료를 차단하는 기술을 적극 활용하여 이 부분의 손실을 최소화하고 있다. 따라서 내리막에서 기어를 중립으로 하여 운전하는 것이 오히려 연료를 더 소모하게 된다.
공회전을 줄이면?
시내구간 운전에서 정체 등으로 인한 공회전의 경우 소모되는 연료의 양은 생각보다 매우 크다. 따라서 최근에는 공회전에서의 엔진자동정지 기술이 개발되어 적용된 차량이 판매되고 있지만 대부분의 경우 아직 이러한 기술이 적용되지 않은 상황이다.
공회전에서는 중형 자동변속기를 장착한 승용차의 경우 대략 D단에서 1분에 25~30cc 정도의 연료가 소모된다. 신호대기 등의 공회전에서 N단으로 변속하면 다소 번거롭긴 하지만 연료소모를 3분의 1 정도 줄일 수 있다(최근 정지 상태에서 자동으로 이러한 제어를 수행해서 연료를 줄이는 기술도 개발, 적용된 차량도 있다).
장시간의 정체를 제외하고는 시동을 수동으로 끄다 켜다 하는 것은 시동모터 내구성 등을 감안하여 그다지 바람직스럽다고 보긴 어렵다.
도로교통 상황을 미리 파악하여 막히는 구간을 피해 다니는 지혜가 도움이 된다는 점은 잘 알고 있겠지만, 교통상황, 언덕이나 내리막까지 감안해서 경제적인 길을 안내해주는 시스템이 개발되고 있다는 것도 소개드린다.
타이어 공기압과 공기저항의 영향
타이어는 엔진에서 만들어진 동력이 최종적으로 소비되는 곳이다.
타이어에서의 회전저항 손실을 줄이기 위해서는 무엇보다도 적정 공기압을 유지하는 것이다.
또한 광폭타이어, 스노타이어 등을 불필요하게 장착하는 것은 연비 악화를 가져오게 된다. 구체적 상황에 따라 차이가 있지만 타이어 관리효과는 대략 2~7%의 연비 차이를 가져오게 된다.
고속도로에서는 공기저항의 영향이 상대적으로 중요해진다. 에어컨을 켜고 창문을 닫는 편이 창문을 열고 주행하는 것보다 연비에 유리할 정도이다.
고속도로에서의 과속은 연비뿐만 아니라 안전에도 매우 중요한 문제이므로 지나친 과속을 피하는 것이 권장된다. 아울러 평소에 고속도로 주행이 많은 편이라면 공기저항이 큰 톨보이형의 차량보다는 공기저항 계수가 작은 세단형 승용을 권하고 싶다.
연비에 가장 큰 영향을 주는 것은 운전자의 운전습관
엔진에서 만들어진 동력일은 연료에너지 100으로 30정도 밖에 만들지 못하는 고급에너지이다. 이 점을 감안하면, 중형승용차가 시속 100km로 달리다가 브레이크를 잡아 정지하는 경우 갖고 있던 운동에너지의 손실을 연료로 환산하면 약 100cc에 해당된다.
즉 다시 말하면, 브레이크를 밟지 않고 차량이 갖고 있던 운동에너지를 이용하여 갈 수 있는 거리가 연료 100cc를 추가로 연소해야 갈 수 있는 거리와 맞먹는다는 뜻이다.
따라서 실용연비 측면에서 가장 효과적인 운전습관은 되도록 브레이크를 잡는 상황을 만들지 않는 것이다.
즉, 서서히 가속하고 정지 신호가 있으면 멀리서부터 천천히 감속하여 비싼 연료로 만든 운동에너지의 낭비를 줄이는 것이다.
또 하나 급가속을 피하게 되면 고단으로의 기어 변속이 빠르게 일어나 낮은 엔진회전속도에서 운전되어 마찰 손실도 줄이는 동시에 엔진의 효율도 높아지게 되고 변속기에서의 미끄럼 손실도 줄어들게 되는 등 일석오조 이상의 큰 효과가 있다.
연비왕과 연비거지(?) 차이의 원인을 분석하면 그 차이의 대부분이 이러한 운전 습관의 차이라고 단언할 수 있다.
자! 이제 마음을 느긋하게 가지고 부드럽게 운전하는 습관을 들여보자. 독자께서도 연비왕까지는 몰라도 가족이나 친구쯤은 쉽게 될 수 있다.
여기서, 하나 더 짚고 넘어가야 할 것은 운동에너지는 차량무게에 비례한다. 다시 말하면 무거운 차량일수록 급가속/급정지 운전에 의한 연비손실이 커지게 된다는 것이다.
불필요한 짐을 싣고 다니는 것을 피해야 함은 물론 평소 시내 운전이 잦다면 소형차 또는 하이브리드 차로 바꿔 보는 결단이 필요하다고 하겠다.
연료가격이 크게 오를 때마다, 유사연료 또는 다양한 연료절감기에 대한 유혹이 많은 모양이다.
연료나 연비는 차량개발 단계에서 검증된 것만이 효과를 보장할 수 있다. 유사연료로 인한 고장이나 효과가 검증되지 않은 기기의 부착으로 피해를 보는 일이 없도록 권하고 싶다.
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